트랜지스터 회로(간단한 계산문제수준의 질문은 아님)

jw8704의 이미지

안녕하세요

트랜지스터 회로에 대해서 궁금한내용이있어서 글을 올립니다.

sedra 책에도 보면 나와있듯이 " 많은 회로 설계자들은 트랜지스터 회로의 근본적인 해석 방법을 연구하지만 , .." 이라는 말이 나와있습니다.

이말은 트랜지스터 회로해석을 근본적으로 할수있는 어떤 공통된 방법을 찾기가 쉽지않다는것을 의미하나 ? 하고 생각해볼수도있습니다.

그런데 실제로 트랜지스터 회로를 해석하다보면 전기회로(RLC) 를 해석할때와 달리 KVL,KCL 을 쓰는것이아니고 , 어떤 바이어스로 구성되었으며(이조차도 책에 나온 이미터,베이스 등등 10가지정도의 경우에한해서)

그 구성된 바이어스 명을 알면 그에 따른 해석방식으로 계산을 하는게 전부입니다.

그런데 전기회로는 KVL,KCL 만알면 1차미방,2차미방을 세워서 푸는데 , 이런경우 몇번 하다보면 어떤 RLC 구성의 회로가 나오더라도 풀수있다! 라는 느낌이 딱오는데 , 트랜지스터 회로는 그렇지않습니다.

그러니까 누가 예를들어 10개의 BRANCH 와 10 개정도의 트랜지스터로 회로 구성을 맘대로 한다면 그가지와 노드에 걸리는 전압과 전류를 구할수있나? 라고한다면 못하겠습니다.

만약 RLC 라면 할수있을것같은데 .. 왜 전자회로 TR 에서는 그것이안되는지 궁금합니다.

혹시 이런생각을 해보신분 계시면 답변부탁드립니다.

klenui의 이미지

보다 리얼하게 모델링할 수록 비선형성이 커지기 때문 아닌가요?

nety2k의 이미지

제가 공부했던 책에서 트랜지스터보다 더 쉽다고 생각하는 다이오드 역시나 해석하기가 쉽지 않았습니다. 반도체...반도체...

srx0080의 이미지

Sedra책을 본지 오래되긴 했지만 Sedra 책을 보면 트랜지스터를 해석을 편하게 하기위해
T모델이나 Pi모델 처럼 트랜지스터를 우리가 아는 저항과 전압 혹은 전류로 모델화 하는 방법이 자세히 나와있습니다.
그리고 이 과정중에 exponential term의 비선형성을 선형이라고 근사화하는 과정이 포함되고요.
BJT의 경우는 상대적으로 MOSFET에 비해서 해석이 복잡해지는데 그 이유 또한 소자의 비선형성 때문이지요.
반도체 소자들의 경우는 비선형성이 존재 할 수 밖에 없지요. 아무래도 반도체라는 물질을 해석하다 보면
양자역학 개념이 들어가게 되는데 양자역학이 들어가면서 양자역학에 존재하는 비선형성들이 해석을 하는데 들어가게 되니까요.
양자역학의 Distribution function들을 보면 대부분 exponential term이 존재하는것을 볼 수 있습니다.
반도체의 특성에 존재하는 비선형성 때문에 일반적인 RLC회로를 해석하는것과는 근본적으로 다르게 되는거지요.
그리고 회로를 해석하는데에 사용되는 선형을 위한 근사화의 경우는 오차를 무시할 수 없습니다.
이러한 회로의 비선형성을 계산하기 위해서 회로 해석을 위한 툴이 계발되는 것이기도 하고요.
결과적으로 '10개의 BRANCH 와 10 개정도의 트랜지스터로 회로 구성을 맘대로 한다면 그가지와 노드에 걸리는 전압과 전류를 구할수있나?'
라면 할 수는 있습니다. 하지만 손을 이용한 해석의 경우는 이 문제에 선형 근사화 조건이 성립된다는 전제 조건과 어느 정도의 오차를
감수하겠다는 조건이 존재 해야된다고 할 수 있습니다.
말이 엄청 두서없네요. 도움이 되지 못한것 같아서 죄송합니다. 저 말고도 다른분이 더 잘 설명 해주셨으면 좋겠네요.
그럼 좋은 하루 되세요.

twinwings의 이미지

Sedra.. 오랜만에 들어보네요.

twinwings의 이미지

RLC 회로는 기본적으로 선형이고 TR은 비선형 아닌가요?

비록 전자과 지식은 학부 수준 밖에 안되지만 제 생각을 달아보면,

모든 회로해석이 미방에 의해 이루어 진다고 가정하겠습니다.

그런데 비선형 미방은 애초에 해가 존재하는지 조차 알기가 힘들죠.
(대표적으로 비선형 미분방정식인 스톡스-나비에 방정식은 해의 존재만 증명해도
밀레니엄 상을 받죠. 1,000,000달러의 상금도 덤으로요.)

따라서 당연한 결과라고 생각합니다.

위키피디아에서 긁어오면

"능동소자(BJT, JET, 다이오드)등으로 구성된 회로망은 일반적으로 비선형적이고 해석이 복잡하다. 따라서 이 소자들은 선형부분만을 모델링하여 수동소자와 소스로 바꾸어 해석한다. 만약 모델이 비선형이라면 특별한 디자인과 해석도구가 필요하다."